SyilxOS NandFlash讀CACHE

1. NandFlash 讀CACHE簡介

    

   因爲磁盤屬於低速設備，磁盤的讀寫速度遠遠低於CPU，因此爲了解決這種速度不匹配的問題，SylixOS提供了對應塊設備的緩衝器。與此對應的，爲了提升NandFlash的讀速度，SylixOS也爲NandFlash提供了一種讀CACHE機制。爲了避免影響寫平衡軟件對壞塊的管理，該緩衝機制在NandFlash寫一個扇區時，將相關的扇區CACHE所有設爲讀不命中；當NandFlash擦除一個塊時，將塊內全部的扇區CACHE設爲讀不命中。

2. 技術實現

   SylixOS中關於NandFlash讀CACHE的內容主要在"libsylixos/SylixOS/fs/nandRCache"目錄下，主要實現了讀CACHE的建立、刪除操做，以及節點的申請、釋放操做。其中，讀CACHE的建立函數接口如程序清單 2-1所示。

   程序清單 2-1讀CACHE建立函數

   #include <SylixOS.h>
   LW_API ULONG  API_NandRCacheCreate(PVOID              pvNandRCacheMem, 
                                      size_t             stMemSize,
                                      ULONG              ulPageSize,
                                      ULONG              ulSpareSize,
                                      ULONG              ulPagePerBlock,
                                      PLW_NRCACHE_CB    *ppnrcache);

   函數API_NandRCacheCreate原型分析：

• 此函數成功返回ERROR_NONE，失敗返回錯誤碼；

• 參數pvNandRCacheMem是緩存內存地址；

• 參數stMemSize是緩存內存大小；

• 參數ulPageSize是每一個頁面數據區大小;

• 參數ulSpareSize是每一個頁面擴展區大小;

• 參數ulPagePerBlock是每一塊頁面的個數;

• 參數ppnrcache是須要返回的建立成功的控制塊。

使用API_NandRCacheCreate函數建立CACHE成功時，最後一個入參將返回NandFlash的讀CACHE控制塊，該控制塊的詳細信息如程序清單 2-2所示。

程序清單 2-2讀CACHE管理控制塊

typedef struct {
    PLW_NRCACHE_NODE         NRCACHE_pnrcachenBuffer;                   /*  nand flash 全部的緩衝       */
    ULONG                    NRCACHE_ulPagePerBlock;                    /*  每個塊的頁面個數          */
    ULONG                    NRCACHE_ulnCacheNode;                      /*  CACHE 中包含的節點個數      */
    INT                      NRCACHE_iHashSize;                         /*  hash 表大小                 */
    PLW_LIST_LINE           *NRCACHE_pplineHash;                        /*  搜索 hash 表                */
    PLW_LIST_RING            NRCACHE_pringLRU;                          /*  有效點中最近最少使用表      */
    PLW_LIST_LINE            NRCACHE_plineFree;                         /*  空閒表頭                    */
} LW_NRCACHE_CB;
typedef LW_NRCACHE_CB       *PLW_NRCACHE_CB;                            /*  nand read cache 控制塊      */

 

NandFlash的讀CACHE建立過程主要包括開闢Hash表內存、開闢初始化控制塊內存以及初始化每一個節點內存使用狀況。和塊設備的DiskCACHE相似，NandFlash讀CACHE以NODE節點管理CACHE緩存，每個NODE節點都對應着一頁緩存，NODE節點則以LRU(Least Recently Used)的方式組成循環鏈表，方便刷新髒節點。對於已經緩存的扇區，則經過HASH表與鏈表結合的方式進行快速索引。空閒的節點單獨構成一個鏈表，方便節點的快速申請。

管理CACHE緩存的NODE節點詳細信息如程序清單 2-3所示。

程序清單 2-3 NODE節點控制塊

typedef struct {
    LW_LIST_LINE             NRCACHEN_lineManage;                       /*  空閒鏈表 或 hash            */
    LW_LIST_RING             NRCACHEN_ringLRU;                          /*  LRU 鏈                      */
    ULONG                    NRCACHEN_ulChunkNo;                        /*  扇區號                      */
    caddr_t                  NRCACHEN_pcChunk;                          /*  數據區緩衝                  */
    caddr_t                  NRCACHEN_pcSpare;                          /*  擴展區緩衝                  */
} LW_NRCACHE_NODE;
typedef LW_NRCACHE_NODE     *PLW_NRCACHE_NODE;                          /*  緩衝節點                    */

 

對於NODE節點的操做主要包括申請、查找、釋放等操做，其中節點申請函數接口如程序清單 2-4所示。

程序清單 2-4 CACHE節點申請函數

#include <SylixOS.h>
LW_API PLW_NRCACHE_NODE      API_NandRCacheNodeAlloc(PLW_NRCACHE_CB  pnrcache, ULONG  ulChunkNo);

函數API_NandRCacheCreate原型分析：

• 此函數成功返回NODE節點，失敗返回LW_NULL；

• 參數pnrcache是CACHE控制塊；

• 參數ulChunkNo是須要緩存的扇區號。

函數API_NandRCacheCreate從空閒NODE池中獲取節點時，若不存在空閒節點，則將從LRU表中淘汰一個最久未使用的節點。

得到指定扇區節點的函數接口如程序清單 2-5所示。

程序清單 2-5 CACHE節點查找函數

#include <SylixOS.h>
LW_API PLW_NRCACHE_NODE      API_NandRCacheNodeGet(PLW_NRCACHE_CB  pnrcache, ULONG  ulChunkNo);

函數API_NandRCacheNodeGet原型分析：

• 此函數成功返回節點控制塊，失敗返回LW_NULL；

• 參數pnrcache是CACHE控制塊；

• 參數ulChunkNo是須要緩存的扇區號。

當API_NandRCacheNodeGet函數在CACHE中命中時，會將此節點掛入LRU表的頭部，這樣最近使用的數據始終保持在鏈表頭部。

將一個有效節點釋放的函數接口如程序清單 2-6所示。

程序清單 2-6 CACHE節點釋放函數

#include <SylixOS.h>
LW_API VOID    API_NandRCacheNodeFree(PLW_NRCACHE_CB  pnrcache, ULONG   ulChunkNo);

函數API_NandRCacheNodeFree原型分析：

• 此函數成功返回；

• 參數pnrcache是CACHE控制塊；

• 參數ulChunkNo是須要緩存的扇區號；

NandFlash的讀CACHE刪除操做的函數接口如程序清單 2-7所示。

程序清單 2-7讀CACHE刪除函數

#include <SylixOS.h>
LW_API ULONG   API_NandRCacheDelete(PLW_NRCACHE_CB    pnrcache);

函數API_NandRCacheDelete原型分析：

• 此函數成功ERROR_NONE，失敗返回PX_ERROR；

• 參數pnrcache是CACHE控制塊。

1. 參考資料

   無